具有增強氨形成的高效稀薄氮氧化物捕集器再生的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在內燃機后處理(AT)系統(tǒng)中的具有增強氨形成的高效稀薄氮氧化物捕集器(lean NOx trap:LNT)再生的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]各種排氣后處理裝置，例如微粒過濾器和其他裝置，已經被開發(fā)以有效地限制來自內燃機的廢氣排放。
[0003]經常用在現(xiàn)代稀薄燃燒(lean burn)內燃機(例如壓縮點火式類型)中的一種排氣后處理裝置是NOxK附器或稀薄氮氧化物捕集器(LNT)。LNT通常用作用于氮氧化物或叫的過濾器，所述氮氧化物或NO x是形成為燃燒之后空氣中的氧氣和氮氣反應的副產物的氣體排放物。LNT通過在發(fā)動機運行期間將NOx分子內部地捕集和存儲，而將NO 子從排氣流中移除，其在效果上用作分子海綿。
[0004]一旦LNT變滿，則該裝置不能吸附更多N0X。為了讓LNT吸附更多N0X，吸附器必須被凈化或再生，以恢復其存儲容量。LNT的這種再生典型地經由經過該裝置直接進入排氣的燃料的噴射而實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種提供排氣后處理(AT)系統(tǒng)的燃料高效的再生的方法，所述排氣后處理系統(tǒng)包括稀薄氮氧化物(NOx)捕集器(LNT)和與所述LNT流體連通且定位在所述LNT下游的選擇性催化還原過濾器(SCRF)，該方法包括:
[0006]經由控制器調節(jié)可選擇位置閥，以允許排氣流的第一部分經過LNT并且將排氣流的剩余第二部分從第一排氣通道轉向到第二排氣通道以由此使得所述LNT旁通，其中所述第一排氣通道構造為運送來自于內燃機的排氣流以用于引入AT系統(tǒng)，并且其中第二通道在所述LNT上游的第一接點處和在所述LNT和所述SCRF催化器之間的第二接點處與所述第一通道流體連通，且由此構造為為排氣流提供LNT旁通；和
[0007]經由控制器調節(jié)定位在第一接點和LNT之間的第一通道中的第一裝置，以將一定量的燃料噴射到排氣流的第一部分中，以提供所述LNT的燃料高效的再生以及促進在所述LNT中氨(NH3)的形成和NOx轉化。
[0008]在上述方法中，其中所述閥是定位在所述第一和第二接點之間的雙向閥，且所述的經由控制器調節(jié)所述閥包括選擇性地打開和關閉所述第二排氣通道。
[0009]在上述方法中，其中所述閥是定位在第一接點處的三向閥，且其中所述的經由控制器調節(jié)所述閥包括限制所述第一排氣通道和允許排氣流的第二部分經過所述第二排氣通道。
[0010]在上述方法中，其中所述AT系統(tǒng)還包括與所述SCRF流體連通的第二裝置，進一步包括經由控制器調節(jié)所述第二裝置，以將還原劑噴射到所述LNT和所述SCRF之間的排氣流中。
[0011]在上述方法中，其中所述第二裝置定位在所述第二接點和所述SCRF之間。
[0012]在上述方法中，其中所述SCRF包括涂層過濾器，該涂層過濾器構造為通過在所述LNT中形成的氨將存在于排氣流的第二部分中的NOx排放物還原，且其中所述NO ^勺還原經由所述涂層過濾器在沒有還原劑噴射到排氣流中的情況下而實現(xiàn)。
[0013]在上述方法中，其中所述的調節(jié)第一裝置包括在所述LNT的再生期間將一定量燃料噴射到所述第一通道中，以提供具有在0.90-0.95范圍內的拉姆達(λ)參數的排氣的富含燃料的第一部分。
[0014]在上述方法中，進一步包括經由控制器改變排氣的富含燃料的第一部分的λ參數。
[0015]在上述方法中，其中排氣流的第一部分為從內燃機引入到所述AT系統(tǒng)中的排氣流的20-50%的范圍內。
[0016]在上述方法中，其中內燃機為壓縮點火式發(fā)動機。
[0017]本發(fā)明還提供一種用于提供排氣后處理(AT)系統(tǒng)的燃料高效的再生的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0018]第一排氣通道，構造為運送來自內燃機的排氣流，以引入到所述AT系統(tǒng)中；
[0019]稀薄氮氧化物(NOx)捕集器(LNT)，與第一排氣通道流體連通且構造為減少排氣流中的NOx排放物；
[0020]選擇性催化還原過濾器(SCRF)，與所述LNT流體連通且在排氣流中定位在所述LNT的下游；
[0021 ] 第二通道，在所述LNT上游的第一接點處和在所述LNT和所述SCRF催化器之間的第二接點處與所述第一排氣通道流體連通，且由此構造為為排氣流提供LNT旁通；
[0022]可選擇位置閥，與所述第一和第二排氣通道流體連通；
[0023]第一裝置，定位在第一接點和所述LNT之間的第一排氣通道中且構造為將燃料噴射到所述第一排氣通道中；和
[0024]控制器，被編程為通過以下方式使得LNT再生:
[0025]調節(jié)所述閥以允許排氣流的第一部分經過所述LNT和將排氣流的剩余第二部分從所述第一排氣通道轉向到所述第二排氣通道，以由此使得所述LNT旁通；和
[0026]調節(jié)第一裝置以將一定量燃料噴射到排氣流的第一部分中，以提供所述LNT的燃料高效的再生和促進所述LNT中的氨(ΝΗ3)的形成和轉化。
[0027]在上述系統(tǒng)中，其中所述閥是定位在第一和第二接點之間的雙向閥且構造為選擇性地打開和關閉第二排氣通道。
[0028]在上述系統(tǒng)中，其中所述閥是定位在第一接點處的三向閥，所述三向閥構造為限制第一排氣通道且相應地允許排氣流的第二部分經過第二排氣通道。
[0029]在上述系統(tǒng)中，進一步包括第二裝置，所述第二裝置與所述SCRF流體連通并且構造為將還原劑噴射到所述LNT和所述SCRF之間的排氣流中。
[0030]在上述系統(tǒng)中，其中控制器構造為調節(jié)第二裝置的運行。
[0031]在上述系統(tǒng)中，其中所述SCRF催化器包括涂層過濾器，該涂層過濾器構造為在沒有還原劑噴射到排氣流中的情況下通過形成在所述LNT中的氨將存在于排氣流的第二部分中的NOx排放物還原。
[0032]在上述系統(tǒng)中，其中在所述LNT再生期間噴射到所述第一排氣通道中的燃料的量提供具有0.90-0.95范圍內的拉姆達(λ)參數的排氣的富含燃料的第一部分。
[0033]在上述系統(tǒng)中，其中控制器構造為改變排氣的富含燃料的第一部分的λ參數。
[0034]在上述系統(tǒng)中，其中排氣流的第一部分為從內燃機引入所述AT系統(tǒng)的排氣流的20-50%的范圍內。
[0035]在上述系統(tǒng)中，其中內燃機為壓縮點火式發(fā)動機。
[0036]公開一種方法，其提供了排氣后處理(AT)系統(tǒng)的燃料高效的再生，所述系統(tǒng)包括稀薄氮氧化物(NOx)捕集器(LNT)和與LNT流體連通且定位在LNT下游的選擇性催化還原過濾器(SCRF)。該方法包括經由控制器調節(jié)可選擇位置閥。該閥允許排氣流的第一部分經過LNT，同時使得排氣流的剩余第二部分轉向。排氣流的第二部分從第一排氣通道轉向到第二排氣通道，以從而使得LNT旁通，其中第一排氣通道構造為運送來自于內燃機的排氣流，以用于引入到AT系統(tǒng)中。
[0037]第二排氣通道在LNT上游的第一接點處和在LNT和SCRF催化器之間的第二接點處與第一排氣通道流體連通，且由此構造為為排氣流提供LNT旁通部。該方法還包括經由控制器調節(jié)定位在第一接點和LNT之間的第一排氣通道中的第一裝置，以將一定量燃料噴射到排氣流的第一部分中。將燃料噴射到排氣流的第一部分中提供了燃料高效的LNT再生且促進LNT中的氨(NH3)的形成和轉化。
[0038]所述閥可以是定位在第一和第二接點之間的雙向閥。在這種情況下，經由控制器調節(jié)該閥可以包括選擇性地打開和關閉第二排氣通道。
[0039]所述閥可以是定位在第一接點處的三向閥。在這種替換的情況下，經由控制器調節(jié)該閥可以包括限制第一通道且相應地允許排氣流的第二部分經過第二排氣通道。
[0040]AT系統(tǒng)可以另外包括與SCRF催化器流體連通的第二裝置。該方法可以另外包括經由控制器調節(jié)第二裝置，以將還原劑噴射到LNT和SCRF催化器之間的排氣流中。
[0041]第二裝置可以定位在第二接點和SCRF催化器之間。
[0042]SCRF催化器可以包括涂層(wash-coat)過濾器，該過濾器構造為通過形成在LNT中的氨而使得存在于排氣流的第一部分中的NOx排放物還原。在這種情況下，NO 放物的還原可以在沒有還原劑噴入排氣流中的情況下經由涂層過濾器實現(xiàn)。
[0043]調節(jié)第一裝置的行為可以包括在LNT再生期間將一定量燃料噴射到第一排氣通道中，以提供排氣的富含燃料的第一部分，其具有0.90-0.95范圍內的拉姆達(λ)參數。如本領域技術人員理解的，λ參數是排氣流中燃料對空氣比例的指示。
[0044]該方法也可包括經由控制器改變排氣的富含燃料的第一部分的λ參數。
[0045]排氣流的第一部分可以在整個排氣流(即從內燃機引入到AT系統(tǒng)中的排氣流)的5-50%的范圍中。
[0046]內燃機可以是壓縮點火式或柴油發(fā)動